novembre 30, 2022

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Une étude physique montre que des troupeaux de moutons se relaient avec leur chef et atteignent l’intelligence collective

Crédit : Luis Gomez-Nava, Richard Boone et Fernando Peruani.

Le mouvement collectif des animaux dans un groupe est un sujet de recherche fascinant pour de nombreux scientifiques. La compréhension de ces comportements collectifs peut parfois inspirer le développement de stratégies pour promouvoir un changement social positif, ainsi que des technologies qui imitent la nature.


De nombreuses études décrivent le comportement du flux comme un processus autorégulé, dans lequel les individus d’un groupe adaptent constamment leur direction et leur vitesse pour finalement réaliser un mouvement « collectif ». Cette perspective n’est cependant pas considérée Structure hiérarchique offert par plusieurs groupes d’animaux Et les avantages potentiels d’avoir un « leader » en tête.

Luis Gómez-Nava, Richard Boone, Fernando Peruani et trois chercheurs de l’Université Côte d’Azur, de l’Université de Toulouse et de l’Université CY Cergy Paris ont récemment utilisé la physique théorique pour examiner le comportement collectif des troupeaux de jeunes moutons. Leurs conclusions, publiées dans physique de la naturea montré qu’en alternant les rôles de meneur et de suiveur, le troupeau parvient finalement à une forme de « intelligence collective. « 

Dans la plupart des systèmes d’animaux sociaux, mouvement collectif Ce n’est pas un processus continu, mais se déroule en boucle : les phases de mouvement collectif, par exemple, se reposer ou se nourrir, sont interrompues », du début à la fin, lors des déplacements. De plus, on suppose souvent que le comportement des flux oblige les individus à négocier en permanence le sens du déplacement ».

Un objectif majeur des travaux récents de Perwani et de ses collègues a été d’étudier le mouvement collectif d’un système animal d’une manière qui considère explicitement l’aspect temporel du processus d’auto-organisation observé, en particulier que les phases du mouvement collectif ont un début et une fin. . . De plus, l’équipe a souhaité adopter une perspective alternative et holistique, qui considère le mouvement des groupes d’animaux comme un ensemble de « phases collectives ».

« De ce point de vue, les questions liées aux mécanismes d’échange d’informations et de prise de décision par consensus prennent une nouvelle dimension », a expliqué Birwani.

Dans leur expérience, Perwani et ses collègues ont étudié de près le comportement spontané de petits groupes de moutons sur des périodes de temps variables. Ils ont analysé les traces des membres individuels du troupeau et calculé la disposition et l’orientation spatiales générales des animaux, tout en évaluant les corrélations entre la vitesse à laquelle les animaux individuels se déplaçaient.

« Nous avons d’abord montré qu’aucun des modèles d’essaims existants, ou leurs extensions, n’est cohérent avec nos observations », a déclaré Perwani. « Ensuite, nous avons analysé la façon dont les informations voyagent à travers le groupe, identifié un réseau d’interaction cohérent avec les données et étudié quelles informations sont transmises via ce réseau. »

Une étude montre que les troupeaux de moutons échangent leur chef et atteignent l'intelligence collective

Crédit : Luis Gomez-Nava, Richard Boone et Fernando Peruani.

Fait intéressant, Perwani et ses collègues ont découvert que le réseau d’interaction représentant le comportement du troupeau qu’ils ont observé était hautement hiérarchique. De plus, expliquent-ils, la seule information diffusée à travers ce réseau est celle du statut du mouton au sein du groupe.

À l’aide de leurs découvertes, les chercheurs ont construit un modèle collectif de mouvement animal qui se concentre sur deux processus cognitifs clés. Ces processus sont la sélection du chef qui dirigera le troupeau pendant une période de temps spécifique et le mécanisme sous-jacent à la mobilité du troupeau.

« Il est important de noter que chaque phase de l’action collective possède un leader temporel », a expliqué Perwani, « Nous avons étudié les propriétés mathématiques du modèle résultant pour déterminer les avantages de la stratégie collective non bloquée. Je pense que la principale contribution est la suivante : les animaux, à travers l’utilisation d’un réseau d’interaction hiérarchique Se déplacer ensemble pendant un certain temps donne le contrôle total du groupe au leader temporel, mais il y a aussi un roulement rapide des leaders temporels.

Essentiellement, les découvertes des chercheurs indiquent qu’en naviguant dans les troupeaux, les moutons alternent entre le rôle de leader et de suiveur. Ainsi, les chefs ne dirigent la meute que pendant un certain temps, avant que le contrôle de la meute ne soit transféré à un autre mouton.

« Si le chef temporel a des connaissances pertinentes pour le groupe (par exemple, la sortie d’un labyrinthe ou l’emplacement d’une source de nourriture), alors le chef temporel sera en mesure de diriger le groupe efficacement », a déclaré Perwani. , tous les membres du groupe bénéficient de cette connaissance, il convient de noter que cela ne fonctionne que si tous les individus suivent le leader temporel sans se poser de questions.

Les résultats compilés par Berwani et ses collègues ont jeté un nouvel éclairage sur la dynamique qui sous-tend le mouvement collectif des troupeaux de jeunes moutons. Pour étudier la généralisabilité de ces résultats, d’autres expériences doivent être réalisées avec des troupeaux plus importants et différents animaux.

« Nous nous sommes demandé : s’il y a un leader temporaire à chaque instant, comment le groupe partage-t-il et traite-t-il les informations que chaque membre du groupe pourrait avoir ? Le groupe peut-il regrouper les informations pour améliorer sa capacité à naviguer avec précision vers un emplacement distant ? Dans Bref, le groupe fait-il preuve d’intelligence collective ? », a déclaré Perwani. « Nous avons démontré qu’en changeant régulièrement de leader temporel, le groupe est capable de faire preuve d’agrégation d’informations et d’intelligence collective. »

Dans l’ensemble, les travaux récents de cette équipe de chercheurs mettent en évidence la possibilité que certaines stratégies animales collectives naturelles puissent bénéficier de schémas organisationnels hiérarchiques et démocratiques. À l’avenir, leurs observations pourraient inspirer de nouvelles études sur la physique et la biologie qui sous-tendent ces comportements animaux collectifs intrigants.

« Nous enquêtons actuellement sur les mouvements de masse en utilisant des groupes d’agents différents », a ajouté Perwani. « Plus précisément, nous comparons le comportement spontané de groupes d’agneaux, de jeunes moutons et de moutons adultes, pour déterminer si les moutons apprennent à suivre les leaders temporels et à agir comme un seul au fil du temps. Nous examinons également comment les groupes se comportent dans des environnements complexes tels que des labyrinthes ou des cours avec des patchs. Différents choix alimentaires peuvent entraîner des conflits d’intérêts au sein des membres du groupe. Plus généralement, nous étudions comment les groupes distribuent et traitent l’information à l’aide de plusieurs outils de mécanique statistique.

Plus d’information:
Luis Gómez-Nava et al, La locomotion collective intermittente chez les moutons résulte de l’alternance des rôles de leader-suiveur, physique de la nature (2022). DOI : 10.1038/s41567-022-01769-8

© 2022 Réseau Science X

la citation: Physics Study Shows Flocks of Sheep Exchange Leader and Achieve Collective Intelligence (2022, 17 novembre) Extrait le 17 novembre 2022 de https://phys.org/news/2022-11-physics-sheep-flocks-alternate-leader.html

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